Full Text

С конца 1990-х гг. началось массовое строительство зданий с наружными стенами из облегченной кладки с лицевым кирпичным слоем. Это было связано с введением требований по повышению сопротивления теплопередачи стен. При этом, в условиях отсутствия соответствующей нормативной базой и опыта строительства, многие решения были заимствованы из европейских стран, где многослойные стены начали применяться на несколько десятков лет ранее [1-5]. Из-за отсутствия достаточного собственного опыта при строительстве многих зданий были допущены и продолжают допускаться серьезные ошибки, такие как некачественная укладка утеплителя, отсутствие или неудовлетворительное исполнение горизонтальных и вертикальных деформационных швов [6-11]. Эксплуатация слоистых стен уже в первые 3-4 года выявляет ряд серьезных недостатков, которые во многих случаях приводят к аварийному состоянию стенового ограждения и даже к обрушению лицевого слоя. Проблемы некачественного выполнения кладки наружного слоя многослойных стен рассматриваются на примере 10-этажного жилого дома, расположенного в г. Перми. Наружные стены в соответствии с проектом имеют следующую конструкцию: - стены 1-го этажа выполнены из силикатного кирпича толщиной 510 мм с облицовкой керамическим лицевым пустотелым кирпичом - 120 мм и утеплением с внутренней стороны; - стены со 2-го по 9-й этажи запроектированы из слоистой кладки. Кладка несущей стены толщиной 510 мм выполнена из силикатного утолщенного кирпича, наружная верста толщиной 120 мм - из керамического лицевого пустотелого кирпича. Между ними был предусмотрен утеплитель из минераловатных плит толщиной 150 мм, для вентиляции утеплителя запроектирована воздушная прослойка 20 мм. Крепление наружной версты было предусмотрено через гибкие связи к кладке несущей стены. Поэтажно кладка наружной версты должна была опираться на металлический уголок 125´125´8, крепящийся к несущей кладке через опорные железобетонные подушки (рис. 1, а). В ходе обследования в 2010 г. было выявлено, что конструкция стен выполнена с отступлением от проектного решения: - торцевые стены выполнены по 4-рядной системе перевязки вместо слоистой кладки с гибкими связями. Фактическая конструкция торцевых наружных стен представлена на рис. 1, б; - в продольных стенах выявлено неполное опирание наружной версты кладки на металлический уголок и отсутствие горизонтальных деформационных швов (рис. 1, в). Рис. 1. Конструкция наружных стен: а - проектная; б - фактическая торцевых стен; в - фактическая продольных стен Fig. 1. The design of the outer walls: a - design; b - the actual end walls; c - the actual longitudinal walls Неполное опирание наружной версты кирпичной кладки на металлический уголок и отсутствие горизонтальных деформационных швов привели к появлению таких характерных повреждений стен, как: - вертикальные трещины в лицевом слое кирпичной кладки; - разрушение лицевого слоя кирпичной кладки глубиной до 3 см; - отсутствие зачеканки швов вдоль опорного уголка наружной версты кладки; - выкрашивание раствора на торцевых стенах здания. В ходе обследования на фасадах дома были обнаружены вертикальные трещины длиной от 0,5 до 4,5 м и шириной раскрытия от 0,5 до 2 мм. Наиболее опасными являются трещины в местах сопряжения продольных и торцевых наружных стен (рис. 2). Рис. 2. Вертикальные трещины в местах сопряжения стен здания Fig. 2. Vertical cracks in the junction of the walls of the building Ослабление наружной версты кладки подтверждается расчетом участка кирпичной кладки наружной версты продольной стены на внецентренное сжатие из условия (1) где - коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки; - коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии элемента; - расчетное сопротивление сжатию кладки; - площадь сжатой части сечения при прямоугольной эпюре напряжений; площадь смятия, на которую передается нагрузка; - коэффициент, определяемый в зависимости от вида и сечения кладки. Результаты расчета представлены в таблице. Результаты расчета участка кладки продольной стены на внецентренное сжатие The results of the calculation of the masonry section of the longitudinal wall for eccentric compression Расчет при полном поэтажном опирании кирпичной кладки на металлический уголок (проектное решение) Расчет при неполном поэтажном опирании кирпичной кладки на металлический уголок (фактическое решение) N запас (+), недостаток (-) несущей способности, % N запас (+), недостаток (-) несущей способности, % 18,54 72,31 +74,4 129,73 42,79 -203,2 Таким образом, условие (1) при фактической конструкции кладки не выполняется. Данные отступления от проекта привели к тому, что произошла передача нагрузки от кладки наружной версты вышележащих этажей на нижележащие. Это и является возможной причиной разрушения наружного слоя кирпичной кладки, а также возникновения впоследствии вертикальных трещин. Выявленные дефекты частично были устранены в ходе локальных ремонтных работ. Была произведена зачеканка трещин в лицевом слое кирпичной кладки, а также заделка разрушенных участков кладки ремонтными составами. Однако основная причина образования дефектов - неполное опирание наружной версты кирпичной кладки на металлический уголок - устранена не была, что, как показало обследование 2019 г., привело к образованию новых дефектов. На отремонтированных участках появились новые дефекты, связанные с разрушением кирпичной кладки и образованием трещин в местах сопряжения торцевых и продольных стен (рис. 3). Рис. 3. Фрагменты наружных стен после устранения дефектов (2019 г.) Fig. 3. Fragments of the external walls after the elimination of defects (2019) Вновь появившиеся дефекты свидетельствуют о неэффективности выполненных ремонтных работ и необходимости проведения более серьезных мероприятий по ремонту кирпичной кладки, которые позволят предупредить последующее разрушение лицевого слоя. В качестве технологий ремонта наружных многослойных стен следует предусмотреть следующие мероприятия: 1. Обеспечение устойчивости лицевого слоя кирпичной кладки одним из способов: - полная замена лицевого слоя с обеспечением опирания на опорный металлический уголок; - вывешивание наружного лицевого слоя кладки на внутренний несущий слой путем постановки дополнительных анкеров. 2. Разрезка наружных стен деформационными швами. 3. Замена или усиление разрушенных участков лицевого слоя кладки, а также участков кладки, ослабленных трещинами. Эффективным способом стабилизации облицовочного кирпичного слоя является его анкеровка к несущей конструкции [12-15]. Для данного вида ремонта возможно использование технологии BIT-STATICAL, которая была разработана инженерами английской компании BIT-UNITED Ltd. Для анкеровки целесообразно использовать спиралевидные анкеры BIT-HELICAL - ремонтные связи для соединения конструкций и усиления кладки [16-18]. Выполняются такие связи из нержавеющей стали диаметром d = 8…10 мм, длиной l = 50…400 мм (рис. 4). Сначала производится устройство специальных пазов шириной до 10 мм, глубина пазов до 140 мм. Затем анкеры забиваются в пазы забивным методом или закручиванием с помощью электроинструмента. Величина заглубления анкера в полнотелый кирпич составляет не менее 90 мм, в пустотелый - не менее 80 мм. Рис. 4. Спиралевидный анкер BIT Fig. 4. BIT Spiral Anchor Данный метод усиления выгоднее полной замены наружной версты кладки с точки зрения как экономических, так и трудовых затрат. Немаловажной частью ремонта здания для предотвращения дальнейших разрушений является устройство горизонтальных и вертикальных деформационных швов [5]. По высоте здания в лицевой кладке многослойных стен горизонтальные швы устраиваются следующим образом: 1. Первый шов - под перекрытием второго этажа. 2. Далее шов устраивается на каждом этаже под плитой перекрытия. Толщина горизонтальных деформационных швов принимается конструктивно 20-30 мм, но не менее двойной величины расчетного прогиба перекрытия, разграничивающего соседние по вертикали части кладки. При устройстве вертикальных деформационных швов важно учитывать ориентацию фасада по сторонам света. Рекомендуемые максимальные расстояния между соседними швами для прямолинейных участков стен составляют 6 м для стен южной и западной ориентации, а также 7 м для стен северной и восточной ориентации. На углах здания вертикальные швы следует располагать на расстоянии 250-500 мм от угла по одной из сторон или непосредственно на стыке плоскостей. Например, для продольного фасада, ориентированного на восток, с учетом конфигурации здания характерно расположение вертикальных деформационных швов, представленное на рис. 5 штрих-пунктирной линией. Рис. 5. Устройство вертикальных деформационных швов на продольном фасаде здания Fig. 5. The device of vertical expansion joints on the longitudinal facade of the building Вертикальные деформационные швы устраиваются шириной не менее двойной величины расчетной годовой амплитуды температурных деформаций, ограниченных деформационными швами фрагментов кладки. Конструктивно ширина принимается равной 10-20 мм. В лицевой кладке деформационные швы следует на глубину не менее 20 мм с наружной стороны заполнять атмосферостойким нетвердеющим герметиком. Также распространенным способом является выполнение вертикального деформационного шва по штрабе (рис. 6). Преимущество данного шва в том, что он меньше нарушает целостность кладки по сравнению с прямым и снижает вероятность смещения одной части лицевого слоя относительно другой из плоскости. Рис. 6. Деформационный шов, выполненный по штрабе Fig. 6. Deformation seam made on the line Поскольку все трещины на фасаде шириной раскрытия менее 3 мм, целесообразно выполнить усиление кладки на этих участках. Для усиления участков кладки возможно применить армирующие стержни BIT [16]. Выполняется прорезка горизонтальных растворных швов кладки по обе стороны трещины, глубиной 70 мм, длиной 1100 мм через каждые 4 ряда кирпича по высоте. При этом трещина располагается в середине растворного шва. Прорезанные горизонтальные растворные швы заполняются цементно-песчаным раствором на всю толщину. Армирующие стержни устанавливаются в подготовленные горизонтальные швы на расстояние 50 мм от края наружной поверхности кирпича (рис. 7). Рис. 7. Схема усиления кладки Fig. 7. Masonry reinforcement circuit После установки армирующих стержней горизонтальные швы заполняются цементно-песчаным раствором заподлицо. После этого выполняется установка точечных связей в шахматном порядке по высоте трещины, длина связи принимается в зависимости от глубины анкеровки во внутреннем слое стены. Иногда армирование кладки в продольном направлении может оказаться недостаточным. Особенно это касается угловых участков зданий, где температурные деформации достигают наибольшей величины. Чтобы предотвратить процесс образования трещин, помимо устройства продольного армирования, эффективным способом стабилизации облицовочного кирпичного слоя является его анкеровка к несущей конструкции (рис. 8) [5]. Рис. 8. Армирование углового участка Fig. 8. Corner section reinforcement Выполнять ремонтные работы следует, руководствуясь требованиями нормативных документов. Таким образом, можно сделать следующие выводы: 1. При эксплуатации зданий с многослойными наружными стенами продолжают обнаруживаться множество дефектов, большая часть из которых проявляется только через несколько лет после строительства. 2. Основными, наиболее опасными дефектами являются вертикальные трещины и разрушение лицевого слоя кирпичной кладки. 3. В случае недостаточной устойчивости лицевого слоя кирпичной кладки возможно вывешивание кирпичной кладки на внутренний несущий слой путем постановки дополнительных спиралевидных анкеров. Использование данной технологии позволит повысить эффективность ремонтных работ по сравнению с традиционными методами. 4. Разрезку фасадов на деформационные швы следует производить в соответствии с СП 327.1325800.2017 «Стены наружные с лицевым кирпичным слоем. Правила проектирования, эксплуатации и ремонта», а также СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции». При этом следует учитывать конфигурацию здания и его расположение на местности. 5. Одним из возможных вариантов усиления участков стен, ослабленных трещинами, является установка армирующих и анкерных стержней BIT. Грамотно разработанные проектные решения по устранению дефектов позволят избежать возможных трудностей при эксплуатации зданий с многослойными наружными стенами с лицевым кирпичным слоем.

About the authors

Y. S Izbitskaya

Perm National Research Polytechnic University

S. V Kaloshina

Perm National Research Polytechnic University

D. G Zolotozubov

Perm National Research Polytechnic University

References

Statistics

Views

Abstract - 441

PDF (Russian) - 430

Refbacks

• There are currently no refbacks.